CN104185722A - 气体交换阀装置和阀 - Google Patents

Abstract

供内燃发动机用的气体交换阀装置包括气体交换阀(1，1’)、增压室(9)、突出进入增压室(9)的往复运动活塞(7)、围绕气体交换阀(1，1’)的阀杆(1b，1b’)布置的收纳室(5，5’)以及用于将增压室(9)连接至收纳室(5，5’)的液压流体管道(6，6’)。活塞表面(1d，1d’)被布置在收纳室(5，5’)中，与阀杆(1b，1b’)相连，并且第二活塞表面(1e，1e’)被布置成与阀杆(1b，1b’)相连，并且暴露于气体交换管道(2)内的压力以帮助关闭气体交换阀(1，1’)。本发明还涉及一种气体交换阀(1，1’)。

Description

气体交换阀装置和阀

技术领域

本发明涉及权利要求1的前序部分所述的供内燃发动机用的气体交换阀装置。本发明还涉及根据其它独立权利要求所述的气体交换阀。

背景技术

内燃发动机的气体交换阀大多通常由旋转凸轮轴操作，而且已知的还有液压操作系统。液压阀打开系统特别用于大型内燃发动机中，其中他们能够提供的益处在于可变的气体交换阀打开和关闭正时。机械阀和液压阀打开机构通常都笨重并且在气缸盖上方要求大空间。还需要大的阀弹簧以便能够快速关闭气体交换阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供内燃发动机用的改进的气体交换阀装置。根据本发明的装置的特定特征由权利要求1的特征部分给出。本发明的另一目的在于提供一种供内燃发动机用的改进的气体交换阀。根据本发明的气体交换阀的特定特征由另一独立权利要求的特征部分给出。

根据本发明的气体交换阀装置包括用于打开和关闭气体交换管道与发动机的气缸之间的流体连通的至少一个气体交换阀，该气体交换阀包括阀头和阀杆、用于对液压流体进行增压的增压室、突出进入增压室的往复运动活塞、围绕气体交换阀的阀杆布置的收纳室，以及用于将增压室连接至收纳室的液压流体管道。活塞表面被布置在收纳室中，与阀杆相连，以便打开气体交换阀。所述装置还包括第二活塞表面，该第二活塞表面被布置成与阀杆相连并且暴露于气体交换管道内的压力以帮助关闭气体交换阀。

由于用来打开气体交换阀的设备是围绕阀杆布置的，所以根据本发明的结构非常紧凑。液压流体还润滑了阀引导件和阀杆。因为设置了暴露于气体交换管道内的压力的第二活塞表面，所以可以采用较小的阀弹簧。

根据本发明的气体交换阀包括阀头和阀杆以及活塞表面，该活塞表面与阀杆相连，并且压力能作用于所述活塞表面以便打开气体交换阀。气体交换阀还包括第二活塞表面，该第二活塞表面被布置成与阀杆相连并且可暴露于气体交换管道内的压力以帮助关闭阀。活塞表面可以位于围绕阀杆布置的突出部分的端部。突出部分可以是与阀杆一体的部分，或者是围绕阀杆布置的套筒。如果突出部分是套筒，则它可以由与气体交换阀的其余部分不同的材料制成。

根据本发明的一个实施方式，在气体交换阀装置中，第二活塞表面被布置在气体交换管道内。

根据本发明的一个实施方式，所述装置包括围绕阀杆布置以用于关闭气体交换阀的弹簧，并且收纳室布置在弹簧的下方。

根据本发明的一个实施方式，增压室包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，并且所述装置包括将增压室的第一部分连接到第一气体交换阀的收纳室的第一液压流体管道和将第二部分连接到第二气体交换阀的收纳室的第二液压流体管道，并且活塞包括用于对增压室的第一部分内的液压流体进行增压的第一压力表面和用于对增压室的第二部分内的液压流体进行增压的第二压力表面。根据本发明的另一个实施方式，第一压力表面被布置于活塞的端部，并且第二压力表面是布置成与活塞的端部相距一距离的肘部。根据本发明的另一实施方式，对于每个气体交换阀，装置包括一个增压室和一个活塞。

当气体交换装置为每个气体交换阀都配备有对液压流体进行增压的单独设备时，等量的液压流体可以被同时供应给每个阀。因此阀同时打开并且每个阀的阀升程相同。

增压室可以被布置在例如气缸盖内。本发明可以被应用到进气阀和排气阀。往复运动活塞可以由旋转凸轮移动，但也可以使用其他设备来驱动活塞。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施方式的气体交换阀装置。

图2示出了图1中的气体交换阀装置，其具有关闭的气体交换阀。

具体实施方式

现在将结合附图更详细地说明本发明的实施方式。

图1和图2所示为根据本发明的实施方式的供内燃发动机用的气体交换阀装置。发动机可以是例如，作为船舶或发电的电厂的主要或辅助发动机的大型内燃发动机。发动机可以包括任何合理数量的气缸，并且每个气缸都配置有自己的气缸盖3。

气体交换阀装置包括第一气体交换阀1和第二气体交换阀1’，这些气体交换阀被用来打开和关闭气体交换管道2和发动机的气缸之间的流体连通。气体交换阀1、1’被布置在气缸盖3中。图1中，气体交换阀1、1’是打开的，而在图2中，气体交换阀1、1’是关闭的。在各附图所示的实施方式中，气体交换管道2是进气管道，并且气体交换阀1、1’是进气阀。然而，发动机可以为排气管道和排气阀配备相同或类似的装置。在各附图所示的实施方式中，每个气缸中的进气阀1、1’的数量是两个，但是也可以采用不同数量的进气阀1、1’。第一进气阀1和第二进气阀1’各包括阀杆1b、1b’以及与阀座4、4’协作的阀头1a、1a’。进气阀1、1’按照传统方式被弹簧12、12’关闭并且保持关闭。但是，作为传统盘簧的替代，例如可以使用空气弹簧。在各附图所示的实施方式中，弹簧12、12’围绕着阀杆1b、1b’部分地在气缸盖3内部以及部分地在气缸盖3上方布置。进气阀1、1’的移动由阀引导件15、15’引导，这些阀引导件是围绕着阀杆1b、1b’布置的套筒。

进气阀1、1’以液压方式打开。为了对被用来打开进气阀1、1’的液压流体增压，阀装置配备有增压室9。在各附图所示的实施方式中，增压室9被布置在气缸盖3的内部。然而，增压室9还可以被布置在发动机的其他部位。往复运动活塞7被布置成突出进入增压室9。活塞7连接到包括凸轮从动轮11a的凸轮从动件单元11。凸轮从动轮11a沿着旋转凸轮10的表面而行，并且当凸轮从动轮11a变得与凸轮10的凸角10a相接合时，活塞7朝着增压室9的上端运动，也就是，远离凸轮10的旋转轴线。作为旋转凸轮10的替代，阀装置可以配有其他设备来驱动活塞7。围绕进气阀1、1’的阀杆1b、1b’布置有收纳室5、5’。收纳室5、5’位于弹簧12、12’的下方。

进气阀1、1’的阀杆1b、1b’的中部配备有突出部分1c、1c’。突出部分1c、1c’具有被布置在收纳室5、5’中的第一端和被布置成靠近气缸的第二端，也就是，第二端位于突出部分1c、1c’的第一端和进气阀1、1’的阀头1a、1a’之间。在各附图所示的实施方式中，突出部分1c、1c’为与阀杆1b、1b’一体的部分，但是，突出部分1c、1c’还可以是围绕着阀杆1b、1b’布置的套筒。单独的套筒的好处在于可以使用与阀1、1’不同的材料。可以根据应用本发明的各种具体应用的要求来使用阀和套筒的不同组合。突出部分1c、1c’的第一端形成确定收纳室5、5’的界线的第一活塞表面1d、1d’。收纳室5、5’经由液压流体管道6、6’连接到增压室9。当增压室9中的液压流体被活塞7增压时，流体流入液压流体管道6、6’，进入突出部分1c、1c’上方的收纳室5、5’。收纳室5、5’中的压力作用在第一活塞表面1d、1d’上，并且向下推动进气阀1、1’，进而打开阀1、1’。由于用来打开气体交换阀的设备是围绕阀杆布置的，所以根据本发明的结构非常紧凑。液压流体还润滑了阀引导件15、15’和阀杆1b、1b’。突出部分1c、1c’的第二端形成第二活塞表面1e、1e’。第二活塞表面1e、1e’位于进气通道2内，并且因此暴露于进气通道2内的压力。该压力有助于进气阀1、1’的关闭，并且因此可以采用较小的阀弹簧12、12’。

为了确保第一进气阀1和第二进气阀1’两者同时打开并且两个阀1、1’的阀升程相同，气体交换阀装置为每个阀1、1’装配有各自的压力表面8、8’和液压流体管道6、6’。而且，增压室9包括第一部分和第二部分。第一液压流体管道6将增压室9的第一部分连接至第一进气阀1的收纳室5。第二液压流体管道6’将增压室9的第二部分连接至第二进气阀1’的收纳室5’。活塞7配备有第一压力表面8和第二压力表面8’，第一压力表面用于对增压室9的第一部分内的液压流体增压，第二压力表面用于对增压室9的第二部分内的液压流体增压。增压室9的第一部分被布置在增压室9的端部并具有第一直径。增压室9的第二部分与第一部分同中心并且具有比第一直径大的第二直径。活塞7的第一压力表面8被布置在活塞7的端部并且因此对增压室9的第一部分中的液压流体增压。第二压力表面8’是活塞7的肘部并且对增压室9的第二部分内的液压流体增压。第一和第二压力表面8、8’的面积相等，并且等量的液压流体因此被输送到第一和第二进气阀1、1’的收纳室5、5’。与针对第一进气阀1和第二进气阀1’具有不同的部分的增压室9不同，阀装置可以为每个阀1、1’配备单独的增压室9。

当凸轮从动轮11a进入凸轮10的凸角10a的下降倾斜面时，活塞7被允许在增压室9内向下移动。弹簧12、12’的力向上推动进气阀1、1’，并且因此液压流体被挤出流体通道6、6’，回到增压室9中。增压室9配备有液压流体进口13、13’，用于将额外的液压流体引入增压室9中，从而补偿系统的泄漏。液压流体进口13、13’配备有止回阀14、14’，以允许流入增压室9但是阻止反向流动。

本领域技术人员理解，本发明并未限制于上面讨论的实施方式，而是可以在附加权利要求的范围内做出改变。例如，阀装置可在凸轮从动件单元和活塞之间配备有用于改变阀关闭正时的系统。而且，活塞表面的结构可以与附图中所示的结构不同。

Claims (18)

1.一种供内燃发动机用的气体交换阀装置，该装置包括：

至少一个气体交换阀(1，1’)，其用于打开和关闭气体交换管道(2)与所述发动机的气缸之间的流体连通，所述气体交换阀(1，1’)包括阀头(1a，1a’)和阀杆(1b，1b’)，

增压室(9)，其用于对液压流体进行增压，

往复运动活塞(7)，其突出进入所述增压室(9)，

收纳室(5，5’)，其围绕所述气体交换阀(1，1’)的所述阀杆(1b，1b’)进行布置，

液压流体管道(6，6’)，其用于将所述增压室(9)连接至所述收纳室(5，5’)，以及

活塞表面(1d，1d’)，其被布置在所述收纳室(5，5’)内，与所述阀杆(1b，1b’)相连，以用于打开所述气体交换阀(1，1’)，

其特征在于，所述装置还包括第二活塞表面(1e，1e’)，该第二活塞表面被布置成与所述阀杆(1b，1b’)相连，并且暴露于所述气体交换管道(2)内的压力以帮助关闭所述气体交换阀(1，1’)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二活塞表面(1e，1e’)位于所述气体交换管道(2)内。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述活塞表面((1d，1d’；1e，1e’)位于围绕所述阀杆(1b，1b’)布置的突出部分(1c，1c’)的端部。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述突出部分(1c，1c’)是围绕所述阀杆(1b，1b’)布置的套筒。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述套筒由与所述气体交换阀(1，1’)不同的材料制成。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述突出部分(1c，1c’)是与所述阀杆(1b，1b’)一体的部分。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括围绕所述阀杆(1b，1b’)布置的弹簧(12，12’)，并且所述收纳室(5，5’)被布置在所述弹簧(12，12’)的下方。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述增压室(9)包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，并且所述装置包括用于将所述增压室(9)的所述第一部分连接到第一气体交换阀(1)的收纳室(5)的第一液压流体管道(6)和用于将所述第二部分连接到第二气体交换阀(1’)的收纳室(5’)的第二液压流体管道(6’)，并且所述活塞(7)包括用于对所述增压室(9)的所述第一部分内的液压流体进行增压的第一压力表面(8)和用于对所述增压室(9)的所述第二部分内的液压流体进行增压的第二压力表面(8’)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一压力表面(8)被布置于所述活塞(7)的端部，并且所述第二压力表面(8’)是布置成与所述活塞(7)的所述端部相距一距离的肘部。

10.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置，其特征在于，对于每个气体交换阀(1，1’)，所述装置包括一个增压室(9)和一个活塞(7)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述增压室(9)被布置在所述气缸盖(3)中。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用于移动所述往复运动活塞(7)的旋转凸轮(10)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述气体交换阀(1，1’)是进气阀。

14.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的装置，其特征在于，所述气体交换阀(1，1’)是排气阀。

15.一种供内燃发动机用的气体交换阀(1，1’)，该气体交换阀(1，1’)包括：

阀头(1a，1a’)和阀杆(1b，1b’)，以及

活塞表面(1d，1d’)，其与所述阀杆(1b，1b’)相连，并且压力能作用于所述活塞表面，以便打开所述气体交换阀(1，1’)，

其特征在于，

所述气体交换阀(1，1’)包括第二活塞表面(1e，1e’)，所述第二活塞表面被布置成与所述阀杆(1b，1b’)相连并且暴露于气体交换管道(2)内的压力以帮助关闭所述气体交换阀(1，1’)。

16.根据权利要求15所述的气体交换阀(1，1’)，其特征在于，所述活塞表面(1d，1d’；1e，1e’)位于围绕所述阀杆(1b，1b’)布置的突出部分(1c，1c’)的端部。

17.根据权利要求16所述的气体交换阀(1，1’)，其特征在于，所述突出部分(1c，1c’)是围绕所述阀杆(1b，1b’)布置的套筒。

18.根据权利要求17所述的气体交换阀(1，1’)，其特征在于，所述套筒由与所述气体交换阀(1，1’)的其余部分不同的材料制成。